全 文 ：第 11卷 第 1期
2 0 0 3年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 NO．1
Jan．， 2003
太行山片麻岩区防洪减灾工程技术研究
郭素萍 张金柱 李保 国 于宗周 周怀军
(河 北农 业大 学林 学 院 保定 071000)
摘 要 试验研 究了河北省太行山片麻岩丘陵 区、低 山区、e山和亚高山区的防洪减灾工程技术，实施生物措施和
工程措施相结合，层层拦蓄与蓄排结合，坡面与沟道排水体系结合，使 3个类型区在 普降暴雨下土壤蓄水量分别达
到 320mm、276．4mm和 309．1mm，年土壤 侵蚀 量分别为 38．2t／km 、148．6t／km 和 44．9t／km ，分 别 比对 照减 少
89．3％ 、91．7％和 77．8％ ，防 洪减 灾效果 显 著。
关键词 片麻岩 山区 防洪减 灾 排水体 系
The engineering and techniques to prevent floods and deduce disasters in the gnei~ regions of the Taihang M ountains ．
GUO Su—Ping，ZHANG Jin—Zhu，LI Bao-Guo，YU Zong—Zhou，ZHOU Huai—Jun(College of Forestry，Hebei Agricultural
University，Baoding 071000)，CJEA ，2003，11(1)：139～141
Abstract The engineering and techniques tO prevent floods and deduce disasters in gnei~ region of hils，low mountain
and subalpine were studied．The measures include the combinations of sluice and drainage，biological measure and engi—
neefing measure，and draining systems of slope and guly．These measures conduce tO the amounts of water holding in the
soil of 3 typical regions that are 320mm，276．4mm and 309．1mm and the amounts of soil erosion that are 38．2t／km2·Q，
148．6t／km ·Q and 44．9t／km ·Q，thus decreasing by 89．3％ ，91．7％ and 77．8％ than the contro1．The effect of prevent—
ing flods is very wel1．
Key words Mountainous gneiss region，Prevent floods and decrease disaster，Draining systems
河北省太行 山 区面积约 2．5万 km ，占河 北省 总 土地 面 积 的 23％，该 区干旱 缺水 且 降水 集 中 ，土壤 瘠
薄，植被稀少 ，水土流失严重，生态环境恶化 ，年降水量 400～600mm，且 80％降水集中在 7、8月份 ，易造成洪
涝灾害，加之人类活动等因素的影响，洪涝灾害有加重趋势。为此，于 1996～2000年研究了太行山片麻岩区
防洪减灾工程技术 ，为加强太行山片麻岩区生态环境建设提供依据。
1 试验区概况
根据太行山片麻岩区地貌特点及综合生态性状，将试验区划分为 3个类型 ，一是片麻岩丘陵区，其特点
绝对高度与相对高差均较低，一般绝对高差在 500m以下 ，相对高差 lOOm以下，且多为 30m 以下，地形起伏
较小，坡面较缓，多数坡面坡度<20。。该试区位于河北省太行山南段东麓l临城县城西约 llkm处郝南公路
附近的岐山湖边，地处 N37。26 ，El14。30 ，海拔高度 120～148m，总占地面积 0．118km2，土层较薄 ，土壤深度
多为 0～20cm，主要土壤类型为褐土，pH多为 6．7～7．0，雨量集中，常出现暴雨、冰雹和大风等灾害性天气 ，
年均气温 13℃，年无霜期 202d，年均降水量 521～685mm。现有植被以旱生型为主，共有植物 30科 75种 ，
植被覆盖度为 50％～60％，海拔 90～135m，坡度较缓 ，多<23。。土壤侵蚀以鳞片状面蚀为主，年土壤侵蚀模
数约 600t／km ，属强侵蚀类型区。二是片麻岩低山区，该区海拔高度 500～800m，地形起伏较大，相对高差
可达 300m以上，坡面较陡，平均 20。～25。，坡形多为下部较缓 ，上部较陡，中下部土层较厚(15～30cm)，上部
较薄(0～10cm)，半风化母质层较厚(可达 50cm)，土壤渗透性和保水性较好，土壤侵蚀以鳞片状面蚀与细沟
状面蚀为主，年侵蚀模数多为 600~900t]km2，天然植被破坏较为严重，几乎无天然林存在。该试区分别设在河
北省邢台县前南峪经济试验区和内丘县侯家庄乡岗底村，邢台县前南峪试点海拔高度 510 940m，年均降水量
588mm，年均气温 11．8℃ ，年无霜期 180d，全村 占地 面积 7．30l【n12，其 中山场面积 5．54km2，耕 地面积仅
0．461km2。1995年 山场 全部 绿 化 ，森 林 覆盖 率 84．7％，建 成 较 完善 的生 态 经 济林 景 观 ，其 中以 板栗 为 主 体
* 河北省科委 、河北省计委、河北省财政厅重大科技攻关项 目(95—97—13)部分研究内容
收稿 日期 ：2001—1卜22 改回日期 ：2001—12—24
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140 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
的经济林 1．836km2，以刺槐、油松 、栓皮栎为主体的水土保持林 3．688krn2，形成较完整的防洪减灾体系，年土壤
侵蚀模数由 164．2t／km 降至 116t／km 。内邱县岗底村海拔高度 518～1134m，年均降水量 523mm，年均气
温 11．6℃ ，年无霜期 180d，全村占地面积 5．535km ，其中山场 5．10km ，耕地 0．17km 。1996年特大洪水冲
毁耕地 88％，山场出现 30余处滑坡及泥石流，1处小水库被毁 ，多处小塘坝遭破坏。通过防洪减灾工程技术
优化模式规划设计 ，对全村的山场斑块布局、蓄排水体系、农田防洪体系、道路系统以及村庄建设等进行重新
安排 ，4年来在坡面上新造与改造水土保持林 3．0373km ，建设苹果一花生一牧草坡面防护模式0．1467km ，开
挖山坡截流沟 6000m，修建坡面排水 沟 4万 m，完善了坡 面排水 系统，在流域上游沟谷内开挖沟谷排水道
8600m，建设 10万 m。蓄水塘坝 1座 ，小型 沟谷蓄水 池 12个 ，在河道 内修 筑了有“岗底 长城 ”之称 的水泥 浆砌
石护地坝 2300m，建立健全了蓄排水体系。三是片麻岩 中山区及亚高山区，该 区海拔高度 800m以上 ，地形
起伏较大，相对高差 200～500m，多数顶部较平缓，有较厚的土层 ；上部陡峭，平均坡度约 30。，土层极薄 ；中下
部坡度稍平缓 ，且土层较厚 ，可达 30cm以上。多数坡面植被良好 ，以次生林和人工水土保持林为主，森林覆
盖率 80％以上，林草覆盖度 90％以上 ，属森林景观，该试区设于武安市活水乡门王庄村 ，试验标准样地沙坪
沟总面积 0．391km ，平均坡度 31。，海拔 750～980m，以栓皮栎、刺槐、槲树等乔木树种为主，郁闭度 0．95，林
草 覆盖度 98％以上 ，年均土壤 侵蚀模数仅 150t／km 。
2 不同景观类型区防洪减灾工程技术
2．1 太行山片麻岩区产流特征
太行山区片麻岩风化强烈 ，风化层较深厚 ，土壤渗透性较强 ，一般小到中雨条件下土壤渗透系数可超过
降雨强度，但大到暴雨时可出现超渗产流。该区洪水主要源于坡面超渗产流和蓄满产流⋯，坡面产流量主要
取决于土壤渗透系数、降雨强度、总降雨量、坡度、坡面植被及土壤蓄水容量，土壤蓄水容量与土层厚度 、土壤
孔隙度及土壤机械组成有关 ，主要由土层厚度决定。通过人工模拟降雨在不同坡度、土壤、土地利用状况下
设置观测小区，观测降雨量、降雨强度、土壤孔隙度、土壤塑性指数、土壤渗透系数及土壤侵蚀量等 ，对观测所
得 71组 数据进行多元 回归得方程 ：
A =一241．08+98．25x1—37．88x 2+19．36x 3+6．52x4+246．7x 5 (1)
式中，A 为土壤侵蚀量(t／km )，X 为降雨 强度 (mm／min)，X 为土壤塑性指数 (％)，X。为土壤渗透 系数
(mm／min)，X 为坡度 (。)，X 为坡耕 地 ，即为坡 耕地时 X =1，非坡耕 地时 X =0。经方差 分析表 明 ，土壤侵
蚀量与坡面产 流量呈极显著线性 相关 。
2．2 片麻岩丘陵区防洪减灾工程模式
片麻岩丘陵区坡面较缓 ，地表径流速度及单位面积内汇集的地表径流量相对较少 ，坡面防洪工程重点是
增加土壤渗透性和加大土体最大持水量 ，主要途径是变坡面为平地并增加地表疏松层厚度 ，可将缓坡面通过
人工爆破修建成深 80cm 以上的疏松层 、宽 4m以上的宽面原状隔坡梯 田，所有 田面均沿等高线沿同一方向
保持 3‰ ～5‰的比降，以排除田面内地表径流，一般 田面宽 4～8m，隔坡宽 1～1．5m，隔坡高度 1～1．5m。
梯田面外侧修高 30～40cm 的田埂 ，以拦蓄降水超渗形成的地表径流。梯 田面内侧挖深、宽各 20～30cm 的
田面排水沟 ，以排除过多降水。在坡面上每隔 80～100m修 1条纵向宽 40cm、深 50cm的主排水沟，与 田面
排水沟相通形成坡面排水系统。原状隔坡上栽植酸枣、荆条等灌木树种，护坡固土，保持隔坡的稳定性。该
坡面配置模式在 日降雨 400～460mm时一般不会出现地表径流，土体最大持水量约相当于 620mm 的降
雨 。片麻岩丘陵区 自然沟道相对较宽且较平缓 ，可根据汇水面积大小留出适当部分作防洪排水沟道 ，一般
排水沟道宽 、深比为 3：2较稳定。排水道横断面积(cm )V=300S(S为汇水面积 ，hm )；排水道宽度(cm)
U：3×(v／6)“ ；排水道深度(cm)H=2／3×U。排水道一般应设在坡脚一侧，最好与道路结合 ，用条石砌好
两壁 ，若下挖 自然排水道时其上 口应 留宽些。
2．3 片麻岩低山区防洪减灾工程模式
片麻岩低 山区坡面较 陡 ，其 陡坡 面坡度平均达 28。～30。。该坡面工程 配置模式 是在坡 度 >35。的坡 面上
采用封山育林或雨季人工直播造林 的方式培育水土保持林；在 30。～35。的坡面上采用呈星状分布的深
50cm、直径 50～60cm小鱼鳞坑整地方式培育刺槐、栓皮栎、油松等人工水土保持林 ；坡度 <30。的坡面可整
成深 60～80cm、宽 100～150cm的隔坡沟状梯田，梯田内栽植水土保持林或抗逆性较强的经济林 ，并对坡面
进行分割切断径流线 ，使坡面上汇集的径流量减少 ，流速减小 ，降低其对土壤的冲刷，具体是在坡面上由上到
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第 l期 郭素萍等 ：太行山片麻岩 区防洪减灾工程技术研究 141
下每隔 40～50m修 l条山坡截流沟 ，截流沟沿等高线保持 3‰ ～5‰的比降，沟宽 50～60cm、深 80cm。此外
在山脊部位每隔 lOOm左右修 1条纵向排水沟，使其与横向的截流沟相通，构成完整的排水系统。较缓坡面
一 般多数部位<25。、平均坡度<23。，该类坡面配置模式是修建高规格隔坡沟状梯田，田面上栽植经济效益
较高的经济林树种 ，田面宽窄要考虑坡度和不同树种根系的营养面积，一般 以 2～2．5m为宜。梯田外侧修
高 30cm左右的拦水埂 ，田面修成外高里低的小反坡 ，内侧作为田面蓄水排水沟 ，整地深度为 0．8～1．2m，在
相邻田面间保留 1段原状态的山坡(称为隔坡)，其宽度视干旱程度及坡度而定 ，坡度越陡，降雨量越大，隔坡
越应宽些 ，反之则可窄些，一般隔坡宽 3．Om。据观测每公顷隔坡沟状梯田可蓄水 4402m ，相 当于 440．2mm
降雨 一。梯田走向基本按山坡的自然坡形修筑，并使纵 向有 3‰ ～5‰的比降 ，以利于排除过多的地表径流
并有利 于灌溉。在坡面 上纵 向每隔 80～lOOm、垂 直于隔坡 沟状梯 田的 田面修 1条排水 沟 ，将不 能就 地拦蓄
的过多地表径 流安全排下 山坡 引入河道 ，排水沟一般 设在 岩石坚 硬处或 用块石 和水 泥砂 浆衬砌 ，以防 冲毁 。
沟道防洪减灾工程主要包括支排水道 、主排水道、谷坊坝及小型蓄水工程等 ，具体设置主要根据集水面积、坡
度及总径流量确定，坡面越陡 ，排水道越宽 ，坡面工程措施越好 ，林地面积越大 ，排水道可越窄，一般每 0．1～
0．2km 的汇流面积可修建 1座小型蓄水池 ，每 1．50～2．50km 的汇水面积可修建 1个大型塘坝(蓄水量 10
万 m 左右)，排水道横断面积 V=400S，排水道宽度、深度的计算与片麻岩丘陵区相同。
2．4 片麻岩中山及亚高山区防洪减灾工程模式
片麻岩中山及亚高山区防洪减灾工程主要采取封山育林育草配合飞播造林或人工播种造林的方式 ，保
护好森林资源，使其发挥最大涵养水源能力。据观测连续降雨 500mm时，郁闭度 0．85以上的中山区水土保
持林径流系数为 0．46，故工程重点是修建好沟道排水系统 ，设置方法与片麻岩低山区基本相似 ，排水道横断
面积 V=450S。
3 不 同类型区防洪减灾效益分析
2000年 7月 3～6日片麻岩低山试验区之一的岗底村连续降雨 361mm，降雨强度最高达 42．4mm／h，后
于 8日、14日又降雨 lOOmm，该试点周围村庄已形成特大洪涝灾害，由表 1可知上游相邻的侯家庄村直接经
济损失 134万元 ，介子VI村直接经济损失 120万元 ，而中心试点岗底村直接经济损失仅 5000元 ，年土壤侵蚀
模数仅为 38．2t／km ，为对照区(452．6～469．8t／km ·Q)的 1／12，土壤侵蚀量减少 91．7％；同期片麻岩中山区
及亚高山试验区武安市活水乡门王庄村连续降雨 425mm，试验区土壤侵蚀模数仅为对照区的 22％，土壤侵
蚀量比对照区减少 77．8％；片麻岩丘陵试验区连续降雨 354mm，试验区土壤侵蚀模数不足对照区的 1／9，土
壤侵蚀量减少 89．3％。可见，3种不同类型区的防洪减灾工程模式均表现出极显著的防洪减灾效益。
表 1 片 麻 岩不 同 山区综 合 防洪 模 式的 防洪 减 灾效 益
Tab．1 The benefits of comprehensive models for preventing floods in different gneiss mountainous regions
参 考 文 献
1 张金柱，李保国，郭索萍等．河北片麻岩山区坡地产流特征 ．河北农业大学学报 ，1999，22(4)：104～106
2 李保 国，张金柱，于宗周 ．太行山片麻岩山地生态工程综合效益评价．河北林学院学报，1996，11(3-4)：218～225
3 李保国，张金柱，张丽娟等．太行山低山片麻岩山地生态工程的水分效益 ．生态农业研究 ，1995，3(3)：41-46
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